Universal features of the optical properties of ultrathin plasmonic films
我们从理论上研究了受控变厚度等离子体薄膜光学响应中的约束效应。虽然对于相对厚的膜是恒定的，但等离子体频率被示出为获得典型的二维材料（例如石墨烯）的空间色散，随着膜厚度的减小逐渐向红色偏移。耗散损耗随频率的增加而减小，随频率的增加而增大，并随膜厚的减小而向红移。这些特征提供了一种可控的方式，通过精确地控制等离子体膜和超颖表面的厚度、材料组成以及通过适当地选择沉积基底和涂层，来根据需要调节等离子体膜和超颖表面的空间色散和相关光学性质。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall
Controlled Exciton-Plasmon Coupling in a Mixture of Ultrathin Periodically Aligned Single-Wall Carbon Nanotube Arrays
本文从理论上研究了一种实验上可行的碳纳米管（CN）薄膜系统的面内电磁响应和激子-等离激元相互作用，该系统由平行排列的周期性半导体CN阵列嵌入在一个有限厚度的电介质中组成。对于均匀的单CN膜，管间耦合和热展宽使激子和带间等离子体共振更接近。它们甚至可以重叠，由于不均匀的扩大与轻微的CN直径分布的阵列混合物组成的膜。在这样的系统中，响应函数的实部对于宽范围的能量（负折射带）是负的，并且CN膜表现为双曲超材料。我们还表明，对于一个适当制造的双组分CN膜，通过改变两个组成CN阵列组件的相对权重，可以调整的光吸收曲线，使膜传输或吸收光的激子吸收共振的附近的需求。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall
Cryogenic Magnetization Dynamics in Chemically Stabilized, Tensile-Strained Ultrathin Yttrium Iron Garnets with Tunable Magnetic Anisotropy
Chung-Ang University (CAU)（中央大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过化学稳定性驱动降低低温损耗，揭示超薄YIG薄膜在低温下具有超低损耗和可调磁各向异性，强调化学和动力学因素对 cryogenic 磁性应用的重要性。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-induced efficient hot carrier generation in graphene on gold ultrathin film with periodic array of holes: Ultrafast pump-probe spectroscopy
使用3.1 eV泵浦和相干白光探测（1.1至2.6 eV）的超快泵浦-探测反射率，我们表明，金纳米结构上的石墨烯表现出与有序晶格孔阵列的等离子体共振的强耦合，从而通过等离子体在石墨烯中注入高密度的热载流子。所研究的系统是单层石墨烯上的金薄膜与周期性排列的孔显示异常传输。并对有孔阵列和无孔阵列的金膜进行了比较。通过选择性地探测瞬态载流子动力学的光谱区域对应于等离子体共振，我们显示了有效的等离子体诱导的热载流子产生在石墨烯。我们还表明，由于高的电磁场强度在亚微米孔的边缘，快速的衰减时间（10 - 100 fs）和短的衰减长度（1 nm）的等离子体激元，一个高度受限的密度的热载流子（非常接近孔的边缘）产生的朗道阻尼的等离子体激元内的多孔金膜。观察到由于初始非均匀分布的热载流子远离空穴边缘的扩散对瞬态衰减动力学的贡献。我们的研究结果对于未来新型热载流子器件概念的应用具有重要意义，其中具有可调能量的热载流子可以在无缝连接的不同石墨烯区域中产生。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall
Mechanically stacked 1 nm thick carbon nanosheets: Ultrathin layered materials with tunable optical, chemical and electrical properties
碳纳米片是机械稳定的独立的二维材料，厚度约为1 nm，具有明确的物理和化学性质。它们是由辐射诱导交联的芳香族自组装单分子膜。在这里，我们提出了一个路线，可调的电，光和化学性质的绝缘基板上的多层纳米片的可扩展的制造。研究了在氧化硅上堆叠多达5个尺寸约为1平方厘米的纳米片。通过目视检查、光学显微镜、UV/Vis反射光谱和模型计算研究了它们的光学特性。用X射线光电子能谱学研究了它们的化学组成。然后在超高真空中在高达1100 K的各种温度下对多层样品进行退火。随后的拉曼光谱，X射线光电子和紫外/可见反射光谱以及通过电四点探针测量的研究表明，层状纳米片转化为纳米晶石墨烯。这种结构和化学转变伴随着光学性质和电导率的变化，为制备双功能导电涂层开辟了新的途径。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent in graphene harnessed by tunable intrinsic plasmons
石墨烯在红外和太赫兹中的光学特性可以通过将石墨烯图案化为具有亚波长特征尺寸的周期性超材料来定制和增强。在这里，我们展示了石墨烯纳米阵列中的偏振敏感和门可调光电探测。利用的长寿命的混合等离子体声子模式的电子密度振荡和基板（SiO2）的表面极性声子的耦合激发。它们的激发由s-极化导致的共振光电流的数量级大于p-极化，激发电子-空穴对观察到的光电流。等离子体探测器表现出光致温度增加高达四倍的可比2D石墨烯探测器。此外，由于光激发的混合等离子体声子和电子的衰变通道的差异，光电流符号在最新的纳米阵列中变得偏振敏感。我们的工作提供了一个路径的光敏和频率选择性光电探测器的基础上石墨烯的等离子体激元激发。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable hybrid metamaterials employing split-ring resonators strongly coupled to graphene surface plasmons
超材料和等离子体是非常规操纵和利用光的强大工具。超材料可以被设计成具有天然材料所缺乏的有趣特性，例如负折射率。等离子体提供了将光限制在亚波长维度并增强光与物质相互作用的能力。最近，基于石墨烯的等离子体显示出新兴的技术潜力，因为与基于金属的等离子体相比，它具有大的可调谐性，更高的场约束和更低的损耗。在这里，我们介绍了混合结构，包括石墨烯等离子体谐振器有效地耦合到传统的开口环谐振器，从而展示了一种高度可调的超材料，其中两个谐振之间的相互作用达到强耦合制度。这种混合超材料被用作高速THz调制器，表现出超过60%的透射调制和超过40 MHz的工作速度。该器件概念还提供了一个平台，用于探索石墨烯等离子体结构中的腔增强光-物质相互作用和光学过程，用于包括传感，光电检测和非线性频率产生在内的应用。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable infrared plasmons in electron-doped single-layer antimony
本文报道了单层锑晶体（锑烯）中集体电子激发的理论研究，锑是一种具有强自旋轨道耦合的新型二维半导体。紧束缚模型的基础上，我们认为电子掺杂的锑烯和证明的自旋轨道效应与外部偏压的组合产生了奇特的等离子体激元激发在中红外光谱范围。这些激发的特点是低损耗和负色散的频率有效地通过掺杂和偏置电压可调。所观察到的行为归因于导带的自旋分裂，其诱导带间共振，从而影响集体激发。我们的研究结果开辟了开发具有高可调谐性的等离子体和光电子器件的可能性，在技术相关的光谱范围内工作。
2018-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High temperature plasmonics: Narrowband, tunable, near-field thermal sources
我们提出了多种方法来控制维恩的位移法在近场导致窄带，可调，空间相干的高温热源。我们表明，窄带超普朗克热辐射相关的波长范围内的近场热光致发光，可以通过利用工程等离子体状态的金属具有高熔点。除了高温等离子体金属的传统薄膜表面等离子体激元外，我们还介绍了窄带近场热发射的多种不同方法a）ε-近零超材料b）各向异性超材料的可调谐表面等离子体激元和c）光子范霍夫奇异性。我们的工作解决了近场热光电成像中窄带热源的关键问题。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable interband and intraband plasmons in twisted double bilayer graphene
扭曲莫尔超晶格中的平带支持各种拓扑和强关联现象以及容易调谐的电学和光学性质。在这里，我们证明了扭曲的双层石墨烯中存在可调谐的，长寿命的，平坦的带内和带间太赫兹等离子体。我们发现，带间等离子体激元起源于一个范霍夫奇点的存在下，在联合状态密度和一个有限的Berry连接对涉及的频带。我们发现带隙的带间等离子体激元模具有普遍的色散，等离子体激元带隙由范霍夫奇点在联合态密度中的位置决定。金属云纹系统支持一个额外的带内等离子体激元模式，由于带间相关性的影响，该模式在大动量极限下变得平坦。我们表明，无阻尼和平坦的等离子体模式在莫尔系统是高度可调的，可以通过改变垂直电场和电子掺杂控制，他们坚持在很宽的扭转角范围。
2022-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular Sensing with Tunable Graphene Plasmons
我们研究了基于表面增强红外吸收和拉曼散射的石墨烯等离子体激元用于无光谱仪传感的潜力。这些激发的大的电可调谐性使得能够通过记录宽带吸收或非弹性散射来准确识别红外分子共振，通过作为石墨烯掺杂水平的函数的光子能量上积分的信号来代替波长分辨的光收集。石墨烯等离子体的高品质因数在所提出的检测技术中起着核心作用，我们证明该技术能够提供分子振动指纹的无标记识别。我们发现，在目前可行的条件下，靠近掺杂石墨烯纳米盘的分子的吸收和非弹性散射截面增强了3-4个数量级。我们的研究结果为开发新型的具有成本效益的传感器铺平了道路，这些传感器能够在不使用光谱仪和激光源的情况下识别分子的光谱特征。
2018-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directive Surface Plasmons on Tunable Two-Dimensional Hyperbolic Metasurfaces and Black Phosphorus: Green's Function and Complex Plane Analysis
研究了二维和准二维双曲材料的电磁响应，在双曲材料上，一个简单的偶极源可以激发出一个具有良好限制性和可调谐的表面等离子体激元（SPP）。分析是基于各向异性的二维表面，这名义上需要一个二维索末菲积分的评价的格林函数。我们表明，SPP的贡献，这个积分可以有效地评估在一个混合的连续-离散的形式作为一个连续谱贡献（分支切割积分）的残留项，在区别于各向同性的情况下，SPP只是作为一个离散的残留项。强SPP激发的制度进行了讨论，并确定复杂的平面奇点，导致物理洞察激发SPP。我们还提出了一个固定相的解决方案，适用于大的径向距离。使用石墨烯条来形成双曲线超颖表面和薄膜黑磷来呈现实施例。格林函数和复杂的平面分析开发允许在一般的二维材料的双曲等离子体激元的探索。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Hanle magnetoresistance in an ultrathin platinum film by ionic gating
Hanle磁阻（HMR）是一种磁阻类型，其中自旋霍尔效应、Hanle型自旋旋进和重金属中的顶/底表面处的自旋相关散射的相互作用控制该效应。在这项研究中，我们调制HMR在铂的离子门控，其中的表面Rashba场产生的强电场在离子门和Pt之间的界面起着主导作用的调制。这一发现有助于研究自旋相关的门控效应和自旋器件的制备。
2023-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Tunable Terahertz Detector Based On Self Assembled Plasmonic Structure on a GaAs 2DEG
等离子体探测器有可能提供一种快速光谱学方法，而不需要移动反射镜或光栅。先前的测量已经证明了基于等离子体激元激发的频率可调谐检测，然而这些装置要么是小面积的、偏振依赖的和/或需要电子束光刻。我们表明，大面积高灵敏度太赫兹等离子体探测可以实现使用自组装纳米球光刻。我们实现了覆盖4 mm^2探测器面积的亚微米特征尺寸网格。在等离子体共振的基波，第三和第五谐波的吸收进行了观察。在80 K下的测量显示出25%的大的透射率变化。我们还证实了磁等离子体激元分散这个设备。在本文中，我们将讨论辐射阻尼效应的频率依赖性，影响增强吸收的高次谐波模式相对于基波。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrathin bismuth-yttrium iron garnet films with tunable magnetic anisotropy
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Kyoto University（京都大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, CSIC（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
通过调节应变和沉积参数，实现超薄BiYIG薄膜的磁各向异性调控，适用于磁性器件和自旋轨道电子器件。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable plasmon-enhanced second-order optical nonlinearity in transition metal dichalcogenide nanotriangles
发展具有高非线性极化率的纳米材料是非线性纳米光子学的关键。我们发现，过渡金属-二硫属化物（TMD）纳米三角形有一个大的有效的二阶极化率[ $χ^{(2)}$ ]在中红外到近红外频率，由于其破缺的中心对称性。$χ^{(2)}$在考虑耗散和屏蔽的密度矩阵形式中计算。$χ^{(2)}$在双光子共振（由几何结构指定）和等离子体共振（通过载流子密度可调谐）附近具有峰值。对齐的共振产生高达$10^{-6}$ m/V的$χ^{(2)}$的值。这些发现强调了非线性纳米光子学，特别是二次谐波产生的TMD纳米三角形的潜力。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anisotropic 2D materials for tunable hyperbolic plasmonics
受最近出现的一类新的各向异性2D材料的启发，我们研究了它们的电磁模式，并证明了一类广泛的材料可以承载高度定向的双曲等离子体。它们的传播方向可以通过栅极掺杂在现场操纵，从而实现双曲线光束的反射、折射和弯曲。这些自然的2D双曲介质的实现开辟了一条新的途径，在动态控制双曲等离子体激元不可能在3D版本。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmons in large area WTe2 thin films
在石墨烯中观察到的电调谐和高度受限的等离子体激元激发了对其他二维材料中等离子体激元有趣性质的探索。最近，双曲等离子体共振模式被观察到剥离WTe 2膜，II型Weyl半金属与层状结构，提供了一个平台，为组装等离子体与双曲性和奇异的拓扑性质。然而，等离子体激元模式只能在相对较厚和小面积的薄膜中观察到，这限制了等离子体激元的可调谐性和应用。在这里，大面积（~ cm）WTe 2薄膜具有不同的厚度生长的化学气相沉积方法，其中等离子体共振模式观察到不同的厚度下至约8 nm的薄膜。等离子体激元和表面的极性声子的基板的杂交被揭示通过映射的等离子体激元色散。等离子体激元频率被证明是可调谐的，通过改变温度和薄膜厚度。我们的研究结果有利于开发一个可调和可扩展的WTe 2等离子体系统，揭示拓扑特性，并在传感，成像和光调制的各种应用。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Gate-tunable spatial modulation of localized plasmon resonances
纳米等离子体激元利用光和集体电子密度振荡（等离子体激元）之间的耦合来绕过衍射所施加的严格限制。这种耦合使得光能够限制在亚波长体积中，并且通常在纳米结构金属中被利用。在该领域的当前前沿正在做出大量努力以在半导体和半金属材料中采用电子系统，因为这些增加了实现电可调谐和/或有源纳米等离子体激元器件的令人兴奋的可能性。在这里，我们证明，在半导体纳米线（NW）中的掺杂分布的合适的设计可以用来定制的等离子体响应和诱导的本地化效果类似于在金属纳米粒子中观察到的。此外，通过场效应载波调制，我们证明了这些局部等离子体共振可以沿着纳米结构体在空间上移位，从而为实现空间可调谐等离子体电路铺平了道路。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
A tunable plasmonic resonator using kinetic 2D inductance and patch capacitance
研究了两侧电极接触的高迁移率二维电子系统的微波响应。利用2DES的动态电感和电极间电容，我们构建了一个亚波长二维等离子体谐振器。我们已经表明，该电路的谐振频率可以控制的二维电子密度，外部磁场，或电极的大小。这开辟了使用等离子体电路阵列作为不同频率范围内的可调谐部件的可能性。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable plasmon modes in doped AA-stacked bilayer graphene
在最近邻紧束缚和无规相位近似下研究了掺杂AA堆叠双层石墨烯（BLG）中的等离子体激元模式。我们得到封闭的解析表达式的极化率函数，用于获得低能量的色散关系和数值计算结果的声学和光学等离子体模式。我们的研究结果揭示了AA堆叠的BLG可用作可调谐等离子体激元器件的潜力。特别是，我们发现，长波长的声学等离子体作为$ω_{+}\approx\sqrt{max(|μ|,t_{1})q}$分散与相空间的收缩和消失的化学势接近层间跳跃能量，防止存在的长寿命的声学等离子体。此外，我们表明，AA堆叠的BLG支持相干光学等离子体只有当条件$(1+\frac{g_σg_{v}e^{2}t_{1}d}{κv_{F}^{2}}\frac{|μ|}{t_{1}})^{1/2}<\frac{|μ|}{t_{1}}$满足，特别是指示朗道阻尼的光学等离子体在未掺杂的AA堆叠的BLG，即使在长波长限制。我们还发现，光学等离激元模式分散为$ω_{-}\approx Δ+Cq^{2}$与常数，可以通过调整化学势。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall
Tunable massive and acoustic plasmons in two-dimensional plasmonic crystals
Centre of Nanoheterostructures, Ioffe Institute（Ioffe研究所纳米异质结构中心）；Osipyan Institute of Solid State Physics, RAS（俄罗斯科学院奥西皮扬固体物理研究所）
本文研究了二维等离子体晶体中等离子体激元的色散关系及调谐机制，通过分析不同光栅门配置，揭示了等离子体质量和声速对结构参数和电压的敏感性。
2026-01-25 cond-mat.mes-hall
Strong coupling between Tamm plasmon polariton and two dimensional semiconductor excitons
过渡金属二硫属化物（TMDC）二维半导体材料在光与物质的相互作用中表现出许多奇特的物理现象。由于它们的双折射性质、与光的强相互作用以及室温下的强激子，为研究低维和室温下的强耦合物理提供了一个理想的平台。在这里，我们报告的2D半导体激子和Tamm等离子体激元（TPPs）之间的强耦合。通过测量角分辨差分反射谱，我们在室温下观测到了约54 meV的拉比分裂，并利用传输矩阵方法对理论结果进行了模拟。我们的研究结果将促进室温下基于TPP的双极化激元器件的实现。
2016-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ferroelectric superdomain controlled graphene plasmon for tunable mid-infrared photodetector with dual-band spectral selectivity
双波段红外光电探测器（DBIP）可以从复杂的场景中区分出所需的信号，因此在威胁预警、遥感和天文学应用中具有很高的期望。然而，传统的高性能DBIP通常基于半导体薄膜，但仍然存在复杂的空间取向、昂贵的生长和冷却要求的挑战。在这里，我们报告了一个可调石墨烯等离子体探测器与双波段红外光谱选择性驱动的铁电超畴。具有纳米级环形形状的周期性铁电极化阵列为单层石墨烯的空间掺杂提供了连续的静电场，以形成所需的图案，并进一步用于激发和限制本征石墨烯等离子体。我们的器件在3.7-16.3 μ m和15.1-52.1 μ m两个波段都表现出可调谐的共振光响应。数值计算表明，在5-50 μ m范围内，我们的器件具有667-1080 A W-1的室温响应。我们的器件使红外成像系统的应用和物体的静止和运动状态检测成为可能。这些研究为采用简单、低成本、非制冷多光谱探测器阵列构建先进的红外系统提供了一种新的途径。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hybrid Metal-Graphene Plasmons for Tunable Terahertz Technology
在其许多突出的特性中，石墨烯支持太赫兹表面等离子体波-与紧密定位在表面附近的电磁场连接的亚波长电荷密度振荡[1，2]。当这些波被限制在有限尺寸的石墨烯时，等离子体共振出现，其特征在于在石墨烯的相对边缘处交替电荷积累。这种结构的谐振频率取决于尺寸和表面电荷密度，并且可以通过施加栅极电压在整个太赫兹范围内进行电调谐[3，4]。然而，可调谐石墨烯THz等离子体激元的前景尚未实现，因为大多数提出的包括检测器、滤波器和调制器的光电子器件[5-10]期望吸收或透射的接近全部调制，并且需要与石墨烯的电接触-使用现有等离子体激元结构难以满足的约束。我们在这里报告了一类新的等离子体共振，发生在混合石墨烯-金属结构。亚波长金属触点形成用于积累电荷的电容网格，而窄交错石墨烯通道（至第一阶）用作可调谐电感介质，从而形成与入射太赫兹波谐振匹配的结构。我们通过实验证明了在现成的大面积石墨烯中接近理论最大值的共振吸收，这是太赫兹探测器和可调谐吸收器的理想选择。我们进一步预测，使用高迁移率石墨烯将允许谐振THz透射率接近100%，实现可调谐THz滤波器或调制器。该结构与入射的THz辐射强耦合，并且解决了如何将可调谐等离子体通道并入具有电接触的设备中的基本问题。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Thickness tunable quantum interference between surface phonon and Dirac plasmon states in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
我们报道了Bi 2Se 3薄膜的拉曼响应在激光光子能量从2.33 eV（532 nm）切换到1.58 eV（785 nm）时的>100倍增强，这是由于在~1.5 eV的共振能量下与狄拉克表面态（SS）的直接光学耦合（厚度无关的增强）和由于非线性激发的狄拉克等离子体激元（厚度相关的增强）。由于直接的光耦合，我们观察到一个与Dirac SS连续网络相关联的六边形排列的Se原子的面内声子模。该模式揭示了厚度小于15 nm的薄膜的Fano线形，这是由表面声子和狄拉克等离子体激元态之间的量子干涉引起的。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall
Graphene-coated holey metal films: tunable molecular sensing by surface plasmon resonance
我们报道了在一个亚波长尺寸的多孔二维光栅中的表面等离子体共振的增强，该光栅是在由石墨烯片涂覆的金薄膜中钻出的。这种增强源于石墨烯中的载流子与金表面等离子体激元之间的耦合。主等离子体共振峰位于1.5微米左右。一个较低的限制金诱导的掺杂浓度的石墨烯的规定，这种架构的分子传感的兴趣也突出。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable coupling of terahertz Dirac plasmons and phonons in transition metal dicalchogenide-based van der Waals heterostructures
当材料以所谓的范德华异质结构（vdWh）结合时，石墨烯中的狄拉克等离子体与过渡金属二硫属化物（TMD）的声子杂交，从而形成表面等离子体-声子极化激元（SPPP）。这些模式耦合的程度取决于TMD的组成和结构，但也取决于等离子体激元的性质。通过执行现实的模拟，分别占vdWh的每一层的贡献，我们计算等离子体-声子耦合的强度如何取决于TMD层的数量和组成，石墨烯费米能量和特定的声子模式。由此，我们提出了一个半经典的理论，是能够捕捉所有相关特性的SPPPs。我们发现，通过调节石墨烯的费米能级和改变TMD层数，可以实现强耦合和超强耦合。
2021-08-14 cond-mat.mes-hall
Ultra-Efficient Coupling of a Quantum Emitter to the Tunable Guided Plasmons of a Carbon Nanotube
我们发现，一个单一的量子发射器可以有效地耦合到一个高度掺杂的单壁碳纳米管（SWCNT）的可调等离子体激元。这些准一维碳结构中的等离子体激元表现出深亚波长限制，其在非常宽的光谱范围内将耦合效率推至接近100%。这种现象发生的距离和管直径包括纳米和微米尺度。特别是，我们发现距离直径仅为几纳米的SWCNT 1-100 nm的QE的β因子约为1，而相应的Purcell因子超过10^6。我们的发现不仅为波导QED提供了巨大的潜力，其中发射器和腔模之间的有效相互作用是关键，而且它还提供了一种实现由SWCNT等离子体介导的多个发射器之间的量子强耦合的方式，这可以通过这些激发的大电光可调谐性来控制。
2015-10-22 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmons in atomically thin gold nanodisks
高速调制光的能力对于电信、信息处理和医学成像技术至关重要。这刺激了在可见光和近红外频率下掌握光电开关的强烈努力，尽管在集成架构中应对当前计算机速度仍然是一个重大挑战。作为部分成功，最近已经通过门控图案化石墨烯实现了中红外光调制。在这里，我们表明，原子级薄的贵金属纳米岛可以扩展光学调制到可见光和近红外光谱范围。我们发现薄金属纳米盘中的等离子体激元产生与相同直径的球形颗粒相似的吸收截面。使用实际水平的电掺杂，等离子体被移动了大约一半的宽度，从而导致光吸收的两倍变化。这些结果，我们证实了微观量子理论的光学响应，具有巨大的潜力的发展，电子可见光和近红外线调制的可集成，纳米器件。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable Intrinsic Plasmons due to Band Inversion in Topological Materials
能带反转在拓扑绝缘体和拓扑半金属中产生了丰富的物理效应。研究发现，具有墨西哥帽色散的反向能带结构可以增强带间关联，从而导致强的本征等离子体激元激发。它的频率范围从几个$\mathrm{meV}$到几十个$\mathrm{meV}$，并且可以通过外场进行有效的调谐。电子-空穴不对称项将等离子体激元激发的峰分裂成双峰。这种等离子体激元激发的命运和性质也可以作为探针来表征即使在轻掺杂系统中的拓扑相。我们数值模拟了带反转对三维强拓扑绝缘体，V-或Cr-掺杂（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$，支持量子反常霍尔态的磁掺杂薄膜中的等离子体激元激发的影响。因此，我们的工作揭示了一些新的光拓扑材料在等离子体激元的潜在应用。
2017-12-02 cond-mat.mes-hall
Tunable surface plasmons in Weyl semimetals TaAs and NbAs
利用高分辨电子能量损失谱研究了过渡金属铌酸盐中Weyl费米子的低能激发谱。我们观察到带隙的等离子体激元模式在（001）取向的NbAs和TaAs的单晶表面在66和68 meV，分别。我们的研究结果与理论是一致的，我们估计一个有效的库仑相互作用强度$α_{\rm eff}\approx0.41$为两个样品。我们还表明，通过吸附的化学物种（在我们的情况下，氧和烃片段）的表面的改性的过渡金属nanictides改变的等离子体激元激发的频率，与随后的修改的有效相互作用强度在0.30-0.48的范围内。等离子体特征对吸附物存在的显著依赖性为基于在中红外操作的Weyl半金属的等离子体传感器铺平了道路。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall
Pressure-Tunable Ambipolar Conduction and Hysteresis in Ultrathin Palladium Diselenide Field Effect Transistors
研究了少层二硒化钯（PdSe 2）场效应晶体管在电场、光场、电子辐照和气压等外界激励下的特性。我们观察到双极传导和滞后的转移曲线的PdSe2材料未保护和剥离。我们调整双极传导和它的滞后行为在空气和纯氮气环境中。在室温下观察到的占主导地位的p型传输可逆地变成占主导地位的n型导电通过降低压力，这可以同时抑制滞后。压力控制可用于对称化和稳定高性能逻辑电路中所需的器件的传输特性。晶体管不受短沟道效应的影响，但受陷阱状态的影响，其特征时间为分钟。在扫描电子显微镜成像过程中由于电子辐照而显著降低的沟道电导在室温下退火几分钟后恢复。这项工作为PdSe2在电子设备中的开发铺平了道路，通过提供基于实验的和更深入的了解PdSe2晶体管中的电荷传输受到电应力和其他外部代理。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall
Tunable light-matter interaction and the role of hyperbolicity in graphene-hBN system
面元氮化硼（hBN）是一种天然的双曲型材料，其也可以容纳高度色散的表面声子极化激元模式。在本文中，我们从理论上研究了石墨烯-hBN异质结构的中红外光学性质，这些异质结构源自它们的耦合等离子体-声子模式。我们发现石墨烯等离子体激元与两个Reststrahlen带的声子耦合不同，这是由于它们的不同双曲性。这也导致外部量子发射体和两个带中的等离子体-声子模式之间的明显不同的相互作用，导致其光谱的实质性修改。与石墨烯等离子体的耦合允许Purcell因子中的额外栅极可调谐性，以及其发射光谱中的窄下降。
2015-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Crystals with Tunable Band Gaps in the Grating Gate Transistor Structures
本文提出电流驱动栅极门控晶体管中等离激元晶体的流体动力学模型，利用高电子密度非门控区提升品质因子，驱动电流打破对称性使模式光学活性并产生可调谐带隙，实现室温太赫兹应用。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall
Tunable THz Surface Plasmon Polariton based on Topological Insulator-Layered Superconductor Hybrid Structure
从理论上研究了三维强拓扑绝缘体（TI）与层状超导-磁绝缘体结构界面处的表面等离子体激元（SPP）。当层状结构的磁导率变高时，通过电子掺杂可以增强SPP的可调谐性。当界面被超导或垂直磁性带隙时，SPP色散进一步畸变，并伴随着群速度和穿透深度的移动。当费米能级接近能隙值时，SPP的位移达到最大值，并可能产生可观测的效应。在TI表面附近的层状超导体与磁性材料之间的界面处的可调谐SPP可能为Majorana费米子的探测提供新的见解。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmonic reflection by bound 1D electron states in a 2D Dirac metal
我们表明，表面等离子体的二维狄拉克金属，如石墨烯可以反映的线状扰动托管一维电子态。的反射起源于一个强烈的增强所造成的光学跃迁涉及这些束缚态的局部光学电导率。我们建议，束缚态可以系统地创建，控制和清算的超箭头静电门。使用红外纳米成像，我们获得了实验证据的碳纳米管栅极诱导的石墨烯的局部增强的导电性，这支持了这一理论概念。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmon-enhanced birefringence in ribbon array of anisotropic 2D materials
本文研究了二维各向异性材料在带状阵列结构中的远场散射特性。我们的研究揭示了等离子体增强的线性双折射在这些超颖表面，线偏振入射光可以被散射成其正交偏振或被转换成圆偏振光。我们发现通过调节工作频率或材料的各向异性，散射光的振幅和相位都有很宽的调制，并建立模型来解释观察到的散射行为。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable plasmon modes and topological transitions in single- and bilayer semi-Dirac materials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Instituto de Estructura de la Materia, CSIC（物质结构研究所，西班牙国家研究委员会）；Escuela Superior Politécnica del Litoral（拉蒂拉尔高等理工学院）；Universidad Complutense（康普顿斯大学）
研究通过调节参数δ，在单层和双层半狄拉克材料中实现等离子体模的可调性，揭示拓扑转变与等离子体响应的关系，为拓扑等离子体学和干涉应用提供新途径。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Surface Plasmon Polaritons in a Weyl Semimetal Waveguide
Weyl半金属由于其特殊的能带结构而引起了人们的广泛关注。我们研究了由两个半无限外尔半金属组成的缝隙波导中表面等离子激元的新特性。我们考虑了等离子体激元在波导两个界面上的对称Voigt-Voigt和Faraday-Faraday组态，结果表明，色散是对称的，表面等离子体激元的传播是双向的。我们介绍了异国情调和新颖的不对称结构，利用不同的幅度或方向的手征异常在两个外尔半金属的Voigt和法拉第配置。这些结构显示出巨大的非互易色散和表面等离子体激元的单向传播。此外，我们研究了一种混合配置的Voigt-Faraday的表面等离子体激元极化在两个界面的波导。我们发现这种结构具有独特的未来。它示出了在体等离子体频率以上具有单向传播的表面等离子体极化激元模式。此外，我们发现了一个表面等离子体极化激元带，同时承认福格特和法拉第功能。此外，我们表明，波导的厚度和化学势的外尔半金属可以作为一个微调参数在这些结构。我们的研究结果可用于利用单向表面等离子体传播特性的光学器件。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
Wide Angle Dynamically Tunable Enhanced Infrared Absorption on Large Area Nanopatterned Graphene
通过在纳米图案化单层石墨烯上激发狄拉克等离子体来增强光-物质相互作用是实现高红外吸收的有效途径。在此，我们设计并制备了具有和不具有光学腔的纳米孔和纳米盘的六边形平面阵列，在图案化的石墨烯上激发Dirac等离子体，并研究了等离子体寿命、消光截面、入射光偏振、入射光角度和图案尺寸对光吸收光谱的影响。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall
Tunable nonlinear graphene metasurfaces
我们引入了非线性石墨烯超材料表面的概念，采用石墨烯层和平面超材料之间的可控相互作用。这种混合超颖表面支持两种类型的亚辐射共振模式，结构化超颖材料元件（“超颖分子”）的非对称模式和石墨烯等离子体激元，其表现出强相互耦合和避免的色散交叉。石墨烯等离子体激元的高可调谐性促进子辐射模式之间的强相互作用，从而修改相关联的Fano共振的光谱位置和寿命。我们表明，强共振相互作用，结合等离子体激元的亚波长局域化，导致增强的非线性响应和高效率的二次谐波产生。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fano resonance resulting from a tunable interaction between molecular vibrational modes and a double-continuum of a plasmonic metamolecule
实验表明，等离子体元分子阵列的可调谐宽带模式与聚（甲基丙烯酸甲酯）的羰基键的振动模式之间的耦合产生Fano共振，该共振可以通过改变入射光的偏振来原位调谐。利用严格的电磁计算和描述离散态和连续态之间量子干涉的量子力学模型研究了等离子体激元模和分子共振之间的相互作用。的量子力学模型的预测是在良好的协议与实验数据，并提供了一个直观的解释，在量子水平上，等离子体分子耦合。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hyper-doped silicon nanoantennas and metasurfaces for tunable infrared plasmonics
我们提出了实验实现的有序阵列的超掺杂硅纳米盘，表现出局部表面等离子体共振。通过在10 $^{20}$和10 $^{21}$ cm $^{-3}$之间调节自由载流子浓度，等离子体激元在2和5 $μ$ m之间的光谱窗口中是可广泛调谐的。我们发现，强红外线吸收可以实现与全硅等离子体超颖表面采用纳米结构的尺寸低至100 nm的直径和23 nm的高度。我们的数值模拟显示出与实验数据的良好一致性，并提供了关于纳米结构形状以及近场效应对超颖表面光学特性的影响的物理见解。我们的研究结果为集成全硅等离子体器件开辟了非常有前途的前景，例如用于化学或生物传感或热成像。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Based Plasmonic Tunable Low Pass Filters in the THz Band
我们提出的概念，合成，分析和设计的石墨烯基等离子体可调谐低通滤波器在太赫兹波段工作。该结构由一个转移到电介质上的石墨烯带和一组位于其下方的多晶硅直流选通焊盘组成，通过石墨烯的场效应充分控制每个带段的引导特性，实现了对传播的表面等离子体的阶梯阻抗低通滤波器。提出了一种综合方法来设计具有截止频率、带内性能和抑制特性的滤波器。该结构的电磁建模是有效地执行相结合的静电缩放法计算每个带部分的传输线和传输矩阵框架的引导功能，方法进一步验证通过全波模拟。所提出的过滤器的性能进行评估，在实际情况下，考虑到存在的门控偏置和石墨烯的损失的影响。这些结果以及与等离子体传播相关的高度小型化，对于未来在创新的THz通信系统中使用和集成所提出的滤波器与其他石墨烯和硅基元件是非常有希望的。
2014-10-25 cond-mat.mes-hall
Influence of conjugated structure for tunable molecular plasmons in peropyrene and its derivatives
本研究通过第一性原理计算，探究共轭结构及元素掺杂对peropyrene及其衍生物分子等离激元激发特性的影响，揭示了共轭结构调控价电子振荡模式及掺杂增强共振可调性的机制，为分子等离激元器件开发提供新见解。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Induced transparency by coupling of Tamm and defect states in tunable terahertz plasmonic crystals
光子晶体和超材料已经成为两类可定制的材料，能够精确控制光。等离子体激元晶体可以被认为是由等离子体激元材料制造的光子晶体，其布拉格散射来自重复单元格的入射电磁波。然而，等离子体激元晶体，像超材料，是由亚波长单位单元。在这里，我们研究了二维电子气中几个周期的太赫兹等离子体晶体。这种等离子体介质是极端亚波长（$\approx λ/100$）的，并且通过向金属电极施加电压而可重构。观察到被称为Tamm态的弱局域晶体表面态。通过引入一个独立控制的等离子体缺陷，与Tamm状态相互作用，我们证明了频率捷变的电磁感应透明现象。所观察到的等离子体晶体带边缘的50% ${\it in-situ}$调谐应该在诸如石墨烯的材料中可实现，以主动控制等离子体晶体在红外中的分散。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Calculation of divergent photon absorption in ultrathin films of a topological insulator
我们计算了衬底上拓扑绝缘体超薄膜的线性和非线性光子吸收。由于耦合拓扑表面态的独特能带结构，在合适的光子频率下，观察到了新的特征，包括单光子吸收过程中的发散边奇异性和双光子吸收过程中的显著增强.通过调节上下表面态的能量差和耦合可以控制共振频率。这种独特的线性和非线性光学性质使得拓扑绝缘体的超薄膜成为可调谐高效纳米光子器件的有前途的材料构建块。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Strong and tunable coupling between antiferromagnetic magnons and surface plasmons
本研究利用反铁磁体的线偏振自旋波，在二维材料/反铁磁体混合结构中实现了反铁磁磁振子与表面等离激元的强可调耦合，还发现等离激元可辅助远距离反铁磁体耦合，为相关交叉研究提供新平台。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall
Far- and Near-Field Heat Transfer in Transdimensional Plasmonic Film Systems
本文对比非局域与局域Drude模型，研究跨维度等离激元薄膜的热传递，发现非局域模型可增强近场热流并提升对超薄膜辐射热传递的理解。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiband Tunable Large Area Hot Carrier Plasmonic-Crystal Photodetectors
光电探测和光利用的光电功能依赖于半导体的带间激发，因此器件的光谱响应由其带隙决定和限制。一种不受这种限制的新方法是收集由金属-半导体结附近的等离子体共振弛豫产生的高能电子。在这种结构中，探测器的光电和光谱响应可以通过定制金属结构的拓扑结构来设计，这在太阳能收集和光电探测中具有巨大的应用。充分利用基于热电子的光电子学还需要一个平台，将其奇异的光谱能力与大规模制造和高性能相结合。在这里，我们报告了用于热电子光电探测的大面积、低成本准3D等离子体晶体（PC）的第一个实现，展示了VIS-NIR中的多波段选择性和前所未有的70 mA/W的响应率。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced third harmonic generation from the epsilon-near-zero modes of ultrathin films
我们实验证明了有效的三次谐波产生从铟锡氧化物（ITO）纳米膜（λ/42厚）在玻璃基板上的泵浦波长为1.4 μ m。通过利用增强因子为200的ε近零（ENZ）模式的场增强特性，实现了3.3x10^-6的转换效率。这种纳米级频率转换方法适用于其他等离子体材料和剩余辐射材料的纵向光学声子频率附近。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrically Tunable Polarizer Based on Graphene-loaded Plasmonic Cross Antenna
石墨烯独特的栅电压依赖性光学性质使其成为一种很有前途的电调谐等离子体材料。在这项工作中，我们提出了在原位控制纳米天线的极化相结合的等离子体结构与静电可调石墨烯单层。可调谐偏振器的设计基于一个非对称的交叉纳米天线，包括两个正交的金属偶极子共享相同的饲料间隙。石墨烯单层沉积在Si/SiO2衬底上，并插入纳米天线下方。我们的建模表明，随着化学势通过静电掺杂增加到1 eV，较长石墨烯负载偶极的共振波长在中红外范围内蓝移500 nm（约10%的共振），而较短的偶极由于石墨烯独特的波长依赖性光学特性而受到的影响要小得多。通过这种方式，两个偶极纳米天线之间的相对场幅度和相位被电调节，并且反射波的偏振状态可以从圆形电调谐到近线性状态，轴比变化超过8dB。我们的研究证实了石墨烯与金属纳米结构的强烈光相互作用，并阐明了高速电控光电子器件的前景。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
